La galvanisation à chaud une application universellement employée Architecte : HPP (D) - Photo : H.G. Esch (D)
LE PROCÉDÉ D APPLICATION DU ZINC LE PLUS UTILISÉ De tous les procédés d application du zinc employés dans le monde pour protéger les aciers, la galvanisation à chaud est le plus utilisé et consomme à elle seule 87 % du zinc. Répartition de l utilisation du zinc entre les différents procédés d application Photo : Renault Les panneaux de carrosseries sont collés directement sur le châssis galvanisé. La durée de vie d une galvanisation à chaud est directement liée à l épaisseur de zinc du revêtement. D où l importance de choisir le procédé d application le mieux adapté afin de répondre aux exigences de durabilité. PROCÉDÉS DE PROTECTION ANTICORROSION DE L ACIER PAR LE ZINC Epaisseur du revêtement Procédés Normalisation (micron) GALVANISATION À CHAUD Immersion de l acier dans un bain de zinc fondu (T 450 C) Produits finis Tôles en continu Tubes en continu Fils en continu PROJECTION THERMIQUE (métallisation) Projection de zinc fondu par une flamme ou un arc électrique, à l aide d un pistolet, en fines gouttelettes sur la pièce à métalliser ZINGAGE ELECTROLYTIQUE Dépôt de zinc par électrolyse sur l acier placé en cathode NF EN ISO 1461 Epaisseur courante NF EN 10142 NF EN 10147 Epaisseur courante NF EN 10240 NF A 91-131 NF EN 22063 Epaisseur courante NF EN 10152 NF EN 12329 Epaisseur courante 85 85 À 150 7 à 42 par face 20 25 à 55 4 à 40 50 à 200 100 2,5 à 10 par face 5 à 25 10 à 15 Architectes : Cabinet d Architectes Baldewijns - Martens - Photo : Progalva Architecte : Jan Perrée - Photo : SDV Architecte : Patrick Hernandez - Photos : V. Monthiers -2-
COMPARATIF ENTRE LA GALVANISATION À CHAUD ET LES AUTRES PROTECTIONS Galvanisation à chaud Autres revêtements métalliques Peinture Alliée à l acier Très bonne adhérence Très longue durée de vie Double protection : - écran - électrochimique (cathodique) Protection intégrale y compris corps creux, tubes Exellente résistance aux chocs Exellente résistance à l abrasion Très facile à inspecter Sans entretien Non alliés à l acier Bonne adhérence Durée de vie variable Protection écran uniquement Pas de protection des surfaces inaccessibles Bonne résistance aux chocs Bonne résistance à l abrasion Parfois difficiles à inspecter Entretien parfois nécessaire Revêtement distinct Adhérence moyennne Durée de vie variable Protection écran uniquement Pas de protection des surfaces inaccessibles Résistance aux chocs moyenne Résistance à l abrasion variable Assez facile à inspecter Entretiens périodiques UN PROCÉDÉ UTILISÉ PAR TOUS LES SECTEURS D ACTIVITÉ POUR PROTÉGER DIVERSES PIÈCES Répartition par secteurs d activités de l utilisation de la galvanisation à chaud de produits finis. Photo : Riebergwerke Gmbh & Co. KG L industrie automobile a été parmi les premières à mesurer les conséquences de protections insuffisantes contre la corrosion. Les constructeurs ne pouvaient en effet pas proposer de garantie anticorrosion à l automobiliste, malgré l utilisation de systèmes organiques élaborés issus de techniques de pointe. De telles garanties sont apparues dans le milieu des années 80, grâce à l utilisation de tôles galvanisées. Les garanties de longue durée étaient jusque-là impossibles en utilisant uniquement des systèmes organiques. L industrie de la galvanisation à chaud française protège chaque année plus de 850.000 tonnes d acier manufacturé. Les galvanisateurs traitent une grande variété de pièces pour le compte de nombreux secteurs d activité. Les pièces protégées vont du boulon de 8 mm à la poutre métallique de 17 mètres, pouvant atteindre dans certains cas jusqu à 20 mètres. Les constructeurs automobiles n ont pas attendu le 21 eme siècle pour franchir une nouvelle étape dans le domaine des performances anticorrosion. Dès les années 1998/1999, ils ont généralisé la protection par galvanisation à chaud de produits finis aux pièces métalliques de liaison au sol. Ainsi, la durée des garanties a pu être doublée pour atteindre 10 ans. Certains constructeurs automobiles qui utilisent l acier galvanisé accordent une garantie de 12 à 15 ans. D autres envisagent de l étendre à 30 ans. Installation spécifique de petites pièces essorées après galvanisation (boulons, tiges filetées, quincaillerie de bâtiment) -3-
UN EXCELLENT COMPORTEMENT DANS TOUS LES MILIEUX Le zinc offre une excellente résistance à la corrosion atmosphérique. Il réagit au contact de l atmosphère pour former une couche passivante stable qui constitue un écran entre l acier et l oxygène. Une fois cette couche passivante formée, la vitesse de corrosion dépend de sa solubilisation éventuelle. En intérieur sec : la surface du zinc exposée à l oxygène de l air se couvre d une couche compacte très mince d oxyde de zinc intégrée au métal. Classification de corrosivité de l atmosphère (étude Isocorrag réalisée dans le cadre de l Iso/TC 156/WG 4) Lieu Type d atmosphère Vitesse de corrosion moyenne après 4 ans d exposition en micromètres/ans St Denis Urbaine 1,25 Tokyo Urbaine 1 Prague Urbaine 1,65 Paris Urbaine 1,55 Puy de Dôme Rurale 0,60 Biarritz Marine 3,40 Ostende Marine 2,60 Auby (59) Industrielle 5,50 Architecte : Paul Clemetov et Borja Huidobro - Photo : O. W0genscki Bibliothèque centrale de Montpellier En intérieur humide et en atmosphère rurale : la présence d eau sur la surface réactive du zinc provoque un épaississement de la couche d oxydation sous forme d hydroxyde de zinc qui réagit avec le dioxyde de carbone de l air pour former un dépôt de carbonate basique de zinc. Ce composé est le constituant de base de la patine de couleur grise qui se forme sur le zinc. On le retrouve présent au contact du métal, quelle que soit la nature de l atmosphère Architecte : Paul van der Ree - Photo : Franck Van Dam Architecte : BBG Architectes Associés - Photos : S. Demailly -4-
A NOTER Trop souvent, les risques de corrosion à l intérieur des bâtiments sont sous-estimés, conduisant à des choix anticorrosion primaires. Il faut savoir que la corrosion peut s avérer significative sous la simple action de la condensation. D autre part, les conditions d exposition extérieure pendant la durée d un chantier peuvent altérer gravement des systèmes anticorrosion insuffisants. N hésitez pas à choisir la galvanisation, qui reste, même pour les intérieurs, une solution économique. En atmosphère marine : Les taux de corrosion sont peu élevés et comparables à ceux mesurés en zone urbaine. Une couche extérieure de chlorure basique peu soluble se forme sur un revêtement galvanisé à chaud. Par contre, dans la zone de ressac, si le zinc est soumis aux embruns, le taux de corrosion peut être deux à trois fois plus élevé que dans une zone protégée des embruns, sur un même site. Au contact de l eau de distribution : Le comportement de la galvanisation dépend de la composition de l eau. Différents paramètres (teneur en carbonate, ph, teneur en oxygène, en dioxyde de carbone, température et agitation) influent sur la formation possible de couches de composés insolubles (hydroxyde de zinc Zn(OH) 2 et surtout carbonate de zinc ZnCO 3 et HCPZ, Zn 5 (CO 3 ) 2 (OH) 6 ). Le DTU 60.1 donne des indications sur la composition et les caractéristiques des eaux qui peuvent être distribuées dans des conduites en acier galvanisé. Ponton - port de plaisance En atmosphère urbaine et industrielle : la pollution de l air par le dioxyde de soufre aboutit à la formation d acide sulfurique qui convertit partiellement le carbonate en sulfate basique de zinc plus soluble. Au contact de l eau de mer : Les sels de calcium et de magnésium que contient l eau de mer contribuent à la formation d une couche protectrice sur le revêtement galvanisé, ce qui minimise l action de la teneur élevée en chlorures. La température de l eau a une influence notable et les vitesses de corrosion sont d ailleurs plus élevées dans les mers des zones tropicales que dans l Océan Atlantique et la Mer du Nord. Les vitesses de corrosion mesurées en immersion complète sont de l ordre de 20 à 25 microns par an dans les mers tropicales, et de 10 à 12 microns par an en Mer du Nord. Dans les zones de marnage, les taux de corrosion sont en général deux fois plus élevés qu en immersion complète. Une bonne tenue à la température La galvanisation à chaud peut être exposée en continu à une température allant jusqu à 200 C. Au-delà de cette température, il y a possibilité de diffusion, et donc modification d aspect par apparition de composés fer-zinc (d aspect gris) sur la surface du revêtement, ou d un phénomène de séparation du revêtement. En tout état de cause, il ne faut pas dépasser les 300 C. Ponton flottant à Cannes en acier galvanisé Photo : Doppelmayr, Wolfurt, Autriche Architecte : Markus Ott, Saarbrück Station-service aux Pays-Bas - Architecte : Dr. Ir. Philippe Samyn - Photo : Falco Hassink -5-
Au contact d autres métaux : il peut se produire une corrosion électro-chimique sur un revêtement galvanisé à chaud si les conditions de fonctionnement du couple bimétallique sont réunies (formation d une pile où le courant peut circuler). L expérience montre qu en exposition atmosphérique, les associations entre galvanisation, aluminium et acier inoxydable sont acceptables. Par contre, en immersion, il faut souvent interposer un isolant entre les deux métaux. Galvazinc Association tient à votre disposition une fiche détaillée sur ces phénomènes. Au contact des produits chimiques : Pour obtenir les meilleurs résultats dans ce domaine, il convient de consulter un spécialiste de la galvanisation à chaud pour toute application particulière. La galvanisation à chaud se comporte bien au contact des produits chimiques dans une zone de ph 6 à 12,5, avec une formation de films de produits de réactions stables. Dans un milieu acide au ph inférieur à 6, elle se comporte moins bien. Site Résistivité à l état saturé W.cm ph Teneur maximale en CI en SO 4 (ppm ou mg/kg) Hors > 1.000 5 à 10 200 1.000 d eau Dans > 1.000 5 à 10 100 500 l eau Données extraites de la norme NF A 05-252 La galvanisation est utilisée sur les armatures en acier d ouvrages en terre armée, et en agriculture. Piquets de vigne galvanisés à chaud. Effet du ph sur le taux de corrosion du zinc. Dans la plage de ph 6 à ph 12.5, la couche de zinc forme un film protecteur et le degré de corrosion est faible. Dans un milieu organique : La galvanisation n est pas affectée par la plupart de ces produits (pétrole, fuel, diluants pour peinture, white spirit, huile de lubrification, graisse, fluide de nettoyage à sec, vernis...) qui ne sont pas acides. Ces liquides peuvent donc passer dans des canalisations galvanisées à chaud sans problème majeur. Leur contact avec des surfaces galvanisées n a pas d effet. Cependant, il convient de faire attention au stockage prolongé de liquides organiques dans des récipients galvanisés : une couche d eau peut en effet se séparer de certains produits, et être contaminée et agressive pour la galvanisation. Au contact du sol : Le comportement du zinc varie suivant ses caractéristiques physico-chimiques, en particulier sa résistivité, son ph et sa teneur en certains éléments comme les chlorures et les sulfates. La norme NF A 05-252 indique les limites d utilisation en fonction de ces caractéristiques ainsi que la durée de vie escomptée de la galvanisation. Au contact du béton : Le zinc réagit avec les solutions de ciment frais, et en particulier avec la chaux, pour former une couche protectrice (CaZn 2 (OH) 6,2H 2 0) hydroxyzincate de calcium qui le passive. L adhérence obtenue sur des armatures galvanisées est identique ou supérieure à celle obtenue dans les mêmes conditions sur des armatures noires. Les nombreuses réalisations alliant béton et galvanisation à chaud (en France comme dans le monde) démontrent l intérêt de cette association. Aéroport de Paris : armatures galvanisées - aérogare n 2 Au contact du mortier, du plâtre, et du bois : Le mortier et le plâtre réagissent avec le zinc. Cette réaction cesse après séchage et donne une bonne adhérence. Quant au bois, le sapin, l épicéa, le pin sylvestre, le peuplier sont parfaitement compatibles avec la galvanisation. Par contre, le bois vert ne doit pas être mis en contact avec le zinc, de même que le chêne, le châtaignier, le douglas, le red cedar, le mélèze, le bouleau et le cèdre blanc. -6-
Eoliennes Mât Autoroute FM 107.7 Architectes : Chemetov + Hudobro / Marc Malinowski Photo : G. Vittel -7-
ASSOCIATION FRANÇAISE POUR LE DÉVELOPPEMENT DE LA GALVANISATION À CHAUD, FONDÉE EN 1956. ORGANISME PROFESSIONNEL GARANT DE LA QUALITÉ ET DE L'IMAGE DE LA GALVANISATION À CHAUD. MEMBREDEL'ASSOCIATION EUROPÉENNE DES GALVANISATEURS (EGGA), MÈNE À CE TITRE DES ACTIVITÉS AU NIVEAU EUROPÉEN. ANIME ET FÉDÈRE DES ACTIONS DANS LES DOMAINES : TECHNIQUE, ENVIRONNEMENT, MARKETING. PARTICIPE À L'ÉLABORATION DES NORMES EUROPÉENNES ET VEILLE À LEUR RESPECT. OFFRE SON CONCOURS ET SON EXPERTISE AUX PRESCRIPTEURS, CONCEPTEURS, UTILISATEURS ET INDUSTRIELS. PARTICIPE À LA RÉDACTION DES CAHIERS DES CHARGES, RECOMMANDE LES RÈGLES À RESPECTER POUR UNE QUALITÉ OPTIMALE. G A L V A Z I N C A S S O C I A T I O N 16, rue Jean-Jacques Rousseau - 92138 Issy-les-Moulineaux - Cedex France Tél. : +33 (0) 1 55 95 02 02 - Fax : +33 (0) 1 55 95 02 00 e-mail : info@galvazinc.com - site : www.galvazinc.com Photographies R.D - Impression Jasson Taboureau Tél. : 01 34 75 00 50 - Copyright - toute reproduction interdite sans autorisation écrite de galvazinc association.